一种用于处理猪场沼液的微藻光生物反应器

1.本实用新型涉及微藻反应器领域，特别涉及一种用于处理猪场沼液的微藻光生物反应器。


背景技术：

2.随着养猪行业快速发展，猪场废水产生量巨大，厌氧发酵是养猪污水的主要处理方式，厌氧发酵的产物猪场沼液中仍含有大量氮、磷等营养物质。利用微藻处理污水是一种新型的污水处理方式，不仅可以利用污水中的营养物质，使污水得到净化，还可以生产高附加值的生物质产品，如饲料、生物质柴油等。
3.常见的微藻光生物反应器可分为开放式和封闭式。开放式主要有四种类型：浅水池、循环池、跑道池式、池塘。封闭式光生物反应器有：管道式、平板式、柱状气升式、搅拌式发酵罐、浮式薄膜袋等。开放式光生物反应器仍存在下列不足：(1)易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光照；(2)会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质量的单藻培养；(3)光能及co2利用率不高，无法实现高密度培养；这些因素都将导致细胞培养密度偏低，使得采收成本较高，能适应大池培养的微藻藻种必须是在极端环境下能快速生长的藻种，只能用于螺旋藻、小球藻及盐藻等少数能耐受极端环境的微藻培养。
4.平板式反应器是封闭式反应器的一种，具有光利用率高，结构简单，易清洗的优点。现有平板式光生物反应器存在以下缺点：(1)二氧化碳在污水中的溶解度小，常规曝气方式气泡体积大，停留时间短，不利于微藻吸收；(2)光源利用率低，不能适时调节光照强度，难以根据微藻种类调节合适的光照强度；(3)水力停留时间较短，污水处理效果一般。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种用于处理猪场沼液的微藻光生物反应器。
6.本实用新型所采用的具体技术方案如下：
7.一种用于处理猪场沼液的微藻光生物反应器，其包括光照模块和用于承装微藻的反应器主体。
8.所述反应器主体为上部敞开的凹槽结构，一个侧壁的下部开设有进水口，与进水口所在处相对的另一个侧壁的上部开设有排水口；所述进水口通过设有污水进水泵的进水管路与位于反应器主体外部的污水槽连通，排水口通过导管与集水装置连通；反应器主体的上方间隔设有透明的反应器顶盖；反应器顶盖为下凹的弧形结构，将反应器主体的上部敞口完全遮盖；所述反应器顶盖的上方设有用于为反应器主体内部提供光源的光照模块，光照模块与反应器主体之间的距离可调节。
9.所述反应器主体内部沿水流方向依次设有第一导流板和第二导流板，第一导流板和第二导流板的板面均垂直水流方向；所述第一导流板的底部固定于反应器主体内底部，竖直的两个侧边分别固定于反应器主体相对的两个内侧壁，顶部低于反应器主体的顶部，
第一导流板和反应器顶盖之间形成供水流流通的第一通道；所述第二导流板的顶部与反应器主体的顶部平齐，竖直的两个侧边分别固定于反应器主体相对的两个内侧壁，底部与反应器主体的内底部之间具有空隙并形成供水流流通的第二通道；反应器主体内部的水流能够在第一导流板和第二导流板的引导下，经由第一通道和第二通道呈上下弓形流动；反应器主体的内部设有与外部鼓风机连通的微孔曝气装置，微孔曝气装置位于反应器主体内底部靠近进水口处。
10.作为优选，所述光照模块在竖直方向上的垂直投影将反应器主体在竖直方向上的垂直投影完全覆盖。
11.作为优选，所述光照模块包括灯架和灯管，若干灯管固定于灯架上。
12.进一步的，所述灯管为led灯管，每个灯管上均设有独立开关装置。
13.作为优选，所述反应器主体、反应器顶盖、第一导流板和第二导流板均为有机玻璃材质。
14.作为优选，所述集水装置为锥形瓶，导管为橡胶管。
15.作为优选，所述微孔曝气装置为橡胶微孔曝气头。
16.进一步的，所述微孔曝气装置为空心半球形结构，圆弧面上均匀布设有若干气孔。
17.作为优选，所述进水管路上设有流量计。
18.作为优选，所述灯架由铝管制成。
19.本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
20.1)本实用新型通过利用导流板，防止污水短路，保证污水行进路线和水力停留时间，提高污染物去除能力；
21.2)本实用新型通过利用可升降led灯管架，且每根led灯管均设置有单独开关，便于调节光照强度，提高光能利用率；
22.3)本实用新型通过利用橡胶微孔曝气头，相较于普通曝气头，气泡更加均匀细密，增大气液接触面积。
附图说明
23.图1为反应器的结构示意图；
24.图中附图标记包括：1
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灯架；2
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灯管；3
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反应器顶盖；4
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排水口；5
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导管；6
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集水装置；7
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反应器主体；81
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第一导流板；82
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第二导流板；9
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微孔曝气装置；10
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鼓风机；11
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污水槽；12
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污水进水泵；13
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气孔；14
‑
进水口。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
26.如图1所示，为本实用新型提供的一种用于处理猪场沼液的微藻光生物反应器，该微藻光生物反应器包括反应器主体7和光照模块，下面将对各组件的连接方式和结构进行具体说明。
27.反应器主体7为凹槽形的结构，其上部敞开并与外部空气相连通。在反应器主体7的一个侧壁下部开设有进水口14，另一个侧壁的上部开设有排水口4，进水口14所在处的侧
壁和排水口4所在处的侧壁应当相对设置，从而使得废水从进水口14进入反应器主体7内部，经过充分反应处理后再通过排水口4排出反应器主体7。进水口14通过进水管路与位于反应器主体7外部的污水槽11连通，在进水管路上设有污水进水泵12，通过污水进水泵12能够为污水进入反应器主体7内部提供动力，同时，还可以控制污水的流量。实际应用时，污水进水泵12工作和关闭状态交替进行，定时的将污水泵入反应器主体7内部，使反应器主体7内部的污水形成连续流。
28.污水槽11装有待处理的污水，排水口4位于反应器主体7的上部，待污水于反应器主体7中充分反应后，在水流推力及曝气作用下于排水口4处排出，节省了将污水泵出的能耗，污水导管5与集水装置6相连，可用于检测处理后的污水中污染物的含量，并不断调整反应器主体7的运行条件，优化反应器主体7对污染物的去除效率。在实际应用时，可以将进水管路上设置流量计，用来监测向反应器主体7内通入的污水流量，从而便于对污水流速及流量进行调节。排水口4通过导管5与位于反应器主体7外部的集水装置6连通。集水装置6可以采用常用的集水桶、集水瓶等等，在本实施例中，集水装置6采用的是锥形瓶。锥形瓶的瓶口处塞有橡胶塞，橡胶塞设有两个孔，一个孔与排水口的橡胶管相连，另一个孔用于维持瓶内气压。
29.在反应器主体7的上方设有透明的反应器顶盖3，并能将反应器主体7的上部敞口完全遮盖。反应器顶盖3为下凹的弧形结构，与反应器主体7之间具有一定的间隔，共同形成半封闭系统。反应器顶盖3可用于防止杂质落入反应器内，弧形的构造便于反应器主体7内的气体从顶部空隙逸出，使反应器主体7稳定运行。反应器顶盖3的上方设有用于为反应器主体7内部提供光源的光照模块，光照模块与反应器主体7之间的距离可调节。通过调节光照模块与反应器主体7之间的距离，能够改变反应器主体7内部的光照强度。在本实施例中，光照模块在竖直方向上的垂直投影将反应器主体7在竖直方向上的垂直投影完全覆盖，从而使得光照模块能够充分的为反应器主体7内部提供光源。光照模块包括灯架1和灯管2，多个灯管2固定于灯架1上，灯架的垂直高度可自由调节。灯架1可以采用轻质的铝管制成，灯管2可以采用led灯管，每个灯管2上均设有独立开关装置。为了使反应器主体7内部的微藻更好处理污水，可以调节灯架高度及led灯管的开启数量，使反应器主体7内部的光照保持在4000lx。
30.反应器主体7内部沿水流方向依次设有第一导流板81和第二导流板82，第一导流板81和第二导流板82的板面均垂直水流方向。第一导流板81的底部固定于反应器主体7内底部，竖直的两个侧边分别固定于反应器主体7相对的两个内侧壁，顶部低于反应器主体7的顶部，第一导流板81和反应器顶盖3之间形成供水流流通的第一通道。所述第二导流板82的顶部与反应器主体7的顶部平齐，竖直的两个侧边分别固定于反应器主体7相对的两个内侧壁，底部与反应器主体7的内底部之间具有空隙并形成供水流流通的第二通道。反应器主体7内部的水流能够在第一导流板81和第二导流板82的引导下，经由第一通道和第二通道呈上下弓形流动。
31.第一导流板81和第二导流板82用于提高污水在反应器主体7内的水力停留时间，第一导流板81和第二导流板82将反应器主体7分为三个相对独立的反应室，实现在提高污水水力停留时间的情况下使污水与微藻充分接触，从而提高污水中污染物的去除率。在本实施例中，反应器主体7、反应器顶盖3、第一导流板81和第二导流板82均可以采用有机玻璃
材质。导管5采用橡胶管。
32.反应器主体7的内部设有与外部鼓风机10连通的微孔曝气装置9，微孔曝气装置9位于反应器主体7内底部靠近进水口14处。在本实施例中，微孔曝气装置9可以采用橡胶微孔曝气头。橡胶微孔曝气头为空心的半球形结构，包括平直的底盘与弧形的橡胶膜片两部分，橡胶膜片与底盘之间形成空腔在橡胶膜片上均匀布设有多个气孔13。本实用新型采用的橡胶微孔曝气头与常规的石英曝气头相比，产生的气泡更加均匀细密，可提高沼液中空气含量，增加微藻对气体的利用率，从而提高微藻的生长速率、反应器内的微藻浓度，最终提高污水的处理效率。
33.上述微藻光生物反应器在使用过程中，通过微孔曝气装置9对反应器主体7的待处理污水和微藻进行曝气，调整光照模块对反应器主体7进行光照，使污水在微藻作用下进行处理，具体过程如下：
34.通过曝气的方式，利用空气中的氧气通过好氧微生物的作用将有机物cod分解为co2，co2作为微藻光合作用的底物将其吸收利用，同时在合成过程中大量消耗污水中的氮磷等营养元素，达到去除养殖废水氮磷的目的，而光合产生的o2又可促进cod的降解，降解产生微藻需要的co2，形成藻菌互助净化污水的关系，此外，猪场沼液中含有丰富的有机物，将其作为微藻生长的有效碳源，不仅能免去外源碳补给成本，还能降低有机物含量。猪场沼液中丰富的氮磷元素，是微藻生长需要的营养物质。微藻可利用污水中的污染物生长繁殖，在对污水净化的同时，可以生产高附加值的生物质产品。通过本实用新型微藻光生物反应器对污水的处理，可以有效降低污水中的cod、nh
4+
、tn、tp，对污染物的去除可达90％以上。
35.以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。